KR20140043766A - 금속 스트랜드 냉각 방법, 및 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 허용 및 차단하는 스위칭 밸브 - Google Patents

금속 스트랜드 냉각 방법, 및 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 허용 및 차단하는 스위칭 밸브 Download PDF

Info

Publication number
KR20140043766A
KR20140043766A KR1020137034785A KR20137034785A KR20140043766A KR 20140043766 A KR20140043766 A KR 20140043766A KR 1020137034785 A KR1020137034785 A KR 1020137034785A KR 20137034785 A KR20137034785 A KR 20137034785A KR 20140043766 A KR20140043766 A KR 20140043766A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling
strand
switching valve
cooling medium
valve
Prior art date
Application number
KR1020137034785A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101945311B1 (ko
Inventor
페터 라드너
마르쿠스 마이어호퍼
루돌프 샤이들
헬무트 바알
Original Assignee
지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하 filed Critical 지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하
Publication of KR20140043766A publication Critical patent/KR20140043766A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101945311B1 publication Critical patent/KR101945311B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/3013—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the controlling element being a lift valve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/12—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246—Nozzles; Spray heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/12—Fluid oscillators or pulse generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0672—One-way valve the valve member being a diaphragm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

본 발명은 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 금속 스트랜드를 냉각하는 방법, 및 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 허용 및 차단하기 위한 스위칭 밸브에 관한 것이다. 본 발명에 의해 해결되는 문제점은, 스트랜드 가이드에서 금속 스트랜드를 냉각시키는 방법을 특정하는 것과 함께, 냉각 세기가 단순하고, 강건하고 에너지 효율적인 방식으로 넓은 범위에 걸쳐 조절될 수 있는 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 허용 및 차단하기 위한 스위칭 밸브에 의한 것이다. 상기 문제점은, -이진 제어 신호(5)에 의해 스위치 가능한 스위칭 밸브(1)의 액티브 제어 단계로서, 상기 제어는 소망하는 냉각 파워의 함수로서 발생하는, 액티브 제어 단계, -상기 제어 신호(5)의 함수로서 스위칭 밸브의 스위칭 요소(16)를 구동하는 단계로서, 상기 스위칭 요소(16)는 제어 신호(5)의 함수로서 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 도입되거나 이와 반대로 도입되며, 상기 스위칭 밸브(1)를 통한 냉각 매체(21)의 유동은 스위칭 요소(16)의 개방 위치에서 개방되고 스위칭 요소의 폐쇄 위치에서 폐쇄되는, 구동 단계, 및 - 이후, 상기 스트랜드(3)에 냉각 노즐(2)을 통해 냉각제(21)를 간헐적으로 적용하는 단계를 포함하는 방법에 의해 해결된다.

Description

금속 스트랜드 냉각 방법, 및 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 허용 및 차단하는 방법 {METHOD FOR COOLING A METALLIC STRAND, AND SWITCHING VALVE FOR INTERMITTENTLY PERMITTING AND SHUTTING OFF A VOLUME FLOW OF A COOLING MEDIUM}
본 발명은 금속 스트랜드, 바람직하게는 강 스트랜드를 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법, 및 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브에 관한 것이다.
스트랜드 주조 중, 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 적어도 하나의 부하 지탱(load-bearing) 스트랜드 쉘을 포함하는 연속 주조 강 스트랜드를 안내하고, 스트랜드를 지지하며 2차 냉각 시스템을 사용하여 스트랜드를 추가로 냉각할 필요가 있다. 여기서, 냉각 노즐에 의해 스트랜드 상으로, 액체 냉각 매체(전형적으로, 물, 이른바 '워터 온리' 냉각) 또는 액체 냉각 매체 및 가스의 혼합물(이른바, '에어 미스트' 냉각, 여기서, 가스는 통상 공기임)을 적용하는 것이 공지되어 있다. 이른바 '워터 온리' 노즐들에 의해, 냉각 세기(intensity)는, 수압(water pressure)에 따라 작은 범위 내에서 조절될 수 있다. 그러나, 이의 문제점은, 스프레이 패턴이 수압에 따라 유사하게 변하여, 여기서 스트랜드의 균일한 표면 온도가 불균일한 열 발산에 의해 보장되지 못한다는 점이다. 이른바 '에어 미스트' 노즐들의 목적은, 스프레이 노즐들을 통해 냉각제의 최대 유량과 최소 유량 사이에서 확산(spread)을 증가시키는 것이다. 그럼에도 불구하고, 실제로는 '에어 미스트' 노즐을 위해 10:1 또는 '워터 온리' 노즐들을 위해 3:1보다 더 높은 확산만이 단지 어렵게 성취될 수 있는 것으로 도시되어 있다. 소정의 강 유형들을 위해서, 그러나, 이는 무엇보다 스트랜드 에지들의 과냉각 및 이에 따라 품질의 손실을 유발할 수 있다.
게다가, '에어 미스트'를 위한 가압 공기의 제공에 대한 에너지 소비는 매우 높아, 한편으로, 증가된 CO2 배기를 유발하고, 다른 한편으로, 시스템의 작동을 위해 더 높은 비용을 유발한다.
EP 2 010 347 B1는 스트랜드 가이드에서 이동가능한 냉각 노즐들의 사용을 개시한다. 여기서의 문제점은, 스트랜드의 폭이 넓은 측면 전역에서 냉각제 분배의 분해능이 불충분하다는 것이다. 게다가, 이동가능한 냉각 노즐들은 복잡하며 복합적인 구조를 가지며, 특히 특별하게는, 베어링들 및 힌지들을 갖는 이동가능 부분들이 극도로 거친 분위기 조건들 하에서 스트랜드 주조 중 문제점들을 발생시킨다.
DE 199 28 936 C2는 스트랜드 가이드에서 강 스트랜드를 냉각시키는 방법 및 장치를 개시하며, 여기서, 스트랜드는 냉각제 노즐을 간헐적으로 스프레이함으로써 냉각된다. 이러한 냉각제 노즐들이 갖는 문제점은, 냉각제 노즐들을 통한 유량(flow rate)이 능동적으로 설정될 수 없어, 특별히 스트랜드 상으로 냉각제 노즐들에 의해 적용되는 최대 냉각제 양과 최소 냉각제 양 사이에 큰 확산들이 실현될 수 없다는 점이다. 강 스트랜드의 에지 영역들이 일정한 표면 온도에 도달하기 위해서 본질적으로 스트랜드의 중앙 영역보다 상당히 낮게 냉각되어야 하기 때문에, 공지된 장치의 사용은, 에지 영역들의 과냉각(over cooling), 즉 초과 냉각(excessive cooling down)을 유발하며, 이에 의해 강 스트랜드의 품질에 문제를 유발한다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점을 해결하고, 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 금속 스트랜드를 냉각시키는 방법을 특정하는 것과 함께, 냉각 세기가 단순하고, 강건하고 에너지 효율적인 방식으로 넓은 범위에서 설정될 수 있는 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브로 구성된다.
본 발명의 목적은 제 1 항에서 청구된 바와 같은 방법에 의해 성취되며, 이 방법은,
-이진(binary) 제어 신호에 의해 스위치 가능한 스위칭 밸브의 액티브 제어 단계로서, 상기 제어는 소망하는 냉각 파워의 함수로서 발생하는, 액티브 제어 단계,
-상기 제어 신호의 함수로서 스위칭 밸브의 스위칭 요소를 구동하는 단계로서, 상기 스위칭 요소는 제어 신호의 함수로서 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 되거나 이와 반대로 되고, 상기 스위칭 밸브를 통한 냉각 매체의 유량은 스위칭 요소의 개방 위치에서 개방되고 스위칭 요소의 폐쇄 위치에서 폐쇄되는, 구동 단계, 이후
- 상기 스트랜드에 냉각 노즐을 통해 냉각 매체를 간헐적으로 적용하는 단계를 포함한다.
이 방법에서, 능동적으로 스위치 가능한 스위칭 밸브는, 이진 제어 신호(0 과 1 값들의 시간적 시퀀스)에 의해 능동적으로 제어되며, 여기서, 제어, 실제 용어로는, 제어 신호가 냉각 파워의 함수로서 발생한다. 예로서, 시티드 밸브의 제어 피스톤 또는 슬라이드 밸브의 밸브 슬라이더로서 구체화될 수 있는 스위칭 요소가, 제어 신호의 함수로서 구동되며, 여기서 스위칭 밸브를 통한 냉각 매체의 유량은 스위칭 요소의 위치의 함수로서 개방 또는 폐쇄된다. 스위칭 요소의 개방 위치는, 스위칭 밸브를 통해 냉각 매체의 유량이 개방되는 임의의 위치를 의미하는 것으로 이해된다. 다른 한편으로, 스위칭 요소의 폐쇄 위치는, 스위칭 밸브를 통해 냉각 매체의 유량이 폐쇄되는 임의의 위치를 의미하는 것으로 이해된다. 이후, 냉각 매체는 스트랜드 상으로 간헐적으로 적용 및/또는 스프레이된다. 스위칭 요소는, 통상적으로 구동에 의해 변위되지만, 또한 구동중 스위칭 요소가 회전되는 스위칭 밸브들이 당업자들에게 공지되어 있다.
스위칭 밸브에 할당된, 스위칭 요소의 능동적 구동은 (종래 기술에 따른 10:1에 비해) 20:1까지의 냉각 세기의 극도로 높은 확산이 냉각 매체의 압력 변화없이 이미 재현되는 것을 허용한다. 이러한 방법의 추가의 이점은, 냉각 매체의 전체 압력이, 스위칭 요소가 개방될 때, 냉각 노즐에 직접(스위칭 밸브의 작은 압력 강하까지, 그러나 이는 무시할 수 있음) 적용되어, 일정한 스프레이 패턴이 낮은 냉각 파워들인 경우에조차 보장되도록 이루어진다. 게다가, '에어 미스트' 노즐들의 사용을 대부분 필요 없게 할 수 있어, 스트랜드 냉각이 훨씬 에너지 효율적인 방식으로 발생한다. 그러나, 본 발명은 '워터 온리' 노즐들로 제한하는 것은 아니며, 그 대신에 당연히 '에어 미스트' 노즐들이 또한 사용될 수 있다.
단순하고 유리한 실시예에 따르면, 이진 제어 신호는 펄스 폭 변조식 제어 신호이다. 그러나, 다른 유형들의 변조, 예컨대, 이진 제어 신호를 위해 잠재적으로 사용가능한 펄스 주파수 변조(pulse frequency modulation (PFM))가 당업자에게 또한 공지되어 있다.
스위칭 밸브들의 개수를 감소시키기 위하여, 예컨대 주조 방향으로 앞뒤로(one behind the other) 인접하게 그리고 스트랜드의 중심축에 대해 대칭으로 또는 주조 방향에 직각으로 인접하게, 배열된 다수의 냉각 노즐들에 하나의 스위칭 밸브를 통해 냉각 매체가 제공될 수 있다.
스트랜드 표면 전역에 냉각제 양의 가능한 최적의 분배를 성취하기 위해서, 스위칭 밸브는, 각각의 경우에, 냉각 매체를 갖는 (단일) 냉각 노즐을 제공한다. 롤 갭에서의 냉각 노즐들은, 바람직하게는 서로 대략 100 mm 간격을 둔다.
단순하고 비용적으로 효과적이며 콤팩트한 실시예에 따르면, 스위칭 요소는 직접, 특히 전자기식으로 구동된다.
대안의 실시예에 따르면, 스위칭 요소는 간접식, 특히 공압 또는 유압으로 구동된다. 공압 및 유압 파일럿 밸브들이 전 세계적으로 입수가능하며 고장시 신속하게 교체될 수 있다.
에너지 효율적인 실시예에 따르면, 스위칭 밸브는 공압 제어 연결을 포함하며, 이는 2 개의 상이한 압력 레벨들을 번갈아 연결하며, 여기서 저압 레벨은 주위 압력보다 더 크다. 이에 따라, 파일럿 밸브의 배출된 취출 공기(discharged blow-off air)가 압축기로 다시 공급되며, 그 결과, 에너지가 절약될 수 있으며, 또는 장치 특정의 관점에서 더 단순할지라도, 해당 스로틀 설비들 전역에서, 예컨대, 압력 제한 밸브 전역에서 이러한 저압 레벨로부터 환경 내로 릴리즈될 수 있다.
대안의 실시예에 따르면, 스위칭 밸브는 유압 제어 연결을 포함하며, 이는 2 개의 상이한 압력 레벨들을 번갈아 연결한다.
단순한 배열에서, 스트랜드 주조기의 중앙 제어장치는 다수의 분산(decentralized) 제어 유닛과, 바람직하게는 버스 시스템을 통해 통신하며, 여기서 제어 유닛은 하나 또는 수개의 스위칭 밸브들에 각각 할당된다.
펄스 폭 변조식 제어 신호의 캐리어 주파수 및 펄스 폭 변조식 제어 신호의 펄스 폭 비율을 포함하는 군 중 적어도 하나의 제어는, 스트랜드의 스트랜드 에이지 또는 스트랜드 위치의 함수로서 발생하는 것이 유리한 것으로 증명되고 있다. 제어는 또한 당연히 쉘 강도 및/또는 온도 프로파일의 함수로서 발생할 수 있다.
최대 냉각 세기 및 최소 냉각 세기 사이에서 훨씬 더 큰 확산을 성취하기 위해서, 냉각 매체의 압력이 소망하는 냉각 파워의 함수로서(예컨대, 1:3 의 범위에서) 변하는 것이 가능하다.
스트랜드의 균일한 표면 온도를 성취하기 위해서, 이진 제어 신호에 의해 능동적으로 스위치 가능한 스위칭 밸브를 제어하는 단계 이전에,
- 스트랜드의 온도(T), 바람직하게는 상기 노즐을 나가는 냉각 매체의 낙하(incidence)의 영역에서 스트랜드의 표면 온도를 판정하는 단계,
- 스트랜드의 목표 온도(TTar)를 고려함으로써 제어 에러(e = TTar-T)를 판정하는 단계,
- 제어 에러(e)의 함수로서 제어 설비에 의한 구동 변수(u)를 계산하는 단계로서, 소망하는 냉각 파워는 구동 변수(u)의 함수로서 제어 신호에 의해 조절되는, 계산 단계를 포함하는 단계들이 구현된다면, 호의적이다.
스위칭 요소가 폐쇄 위치에 있을 때 스위칭 밸브와 냉각 노즐 사이 공간이 공기를 사용하여 취출된다면, 스위칭 밸브 및 냉각 노즐의 신뢰성에 호의적일 것이다.
본 발명의 목적은 제 10 항에 따른 스위칭 밸브에 의해 유사하게 성취되며, 이 밸브는,
- 밸브 하우징 내로 냉각 매체의 도입을 위한 적어도 하나의 입구 개구 및 밸브 하우징으로부터 냉각 매체를 배출하기 위한 적어도 하나의 출구 개구를 포함하는 압력 기밀(tight) 밸브 하우징,
- 밸브 하우징에 대해 이동가능하게 구체화되는, 출구 개구를 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 요소, 및
- 제어 신호에 따라 스위칭 요소를 구동하는 구동 설비를 포함한다.
여기서, 스위칭 밸브는 출구 개구를 개방 및 폐쇄하는 스위칭 요소를 갖는 압력 기밀 밸브 하우징을 포함한다. 스위칭 요소는 출구 개구가 개방되는 개방 위치로부터 출구 개구가 폐쇄되는 폐쇄 위치 내로 그리고 이와 반대로 제어 신호에 따라 구동 설비에 의해 이동될 수 있다. 냉각 매체는 입구 개구에 의해 그리고 출구 개구에 의해 밸브 하우징의 내부측으로 도입될 수 있어, 냉각 매체가 순서대로 밸브 하우징의 내부로부터 배출되어 냉각 노즐에 공급될 수 있다.
균일한 스프레이 패턴을 성취하기 위해서, 출구 개구가 냉각 노즐에 연결되어 상기 금속 스트랜드에 냉각 매체를 적용한다면, 유리하다. 스위칭 밸브의 출구 개구가 냉각 매체의 유동 방향으로 냉각 노즐의 바로 상류에 배열된다면, 냉각 매체의 신속한 압력 빌드업에 유리하다.
상기 출구 개구는 금속 스트랜드에 냉각 매체를 적용하기 위해서 다수의 냉각 노즐들에 연결되는 것이 가능하다. 냉각 노즐당 스위칭 밸브들의 개수의 비율이 이에 따라 감소된다.
스위칭 밸브, 특히 구동 설비(예컨대, 전자석)의 온도 부하를 감소시키며, 이와 동시에, 냉각 매체의 압력의 급속한 강하를 가능하게 하기 위해서, 논리턴 밸브가 밸브 하우징과 냉각 노즐의 출구 개구 사이에 배열된다면 유리하다. 이는, 출구 개구 개방시, 논리턴 밸브 개방을 위해 요구되는 압력이 급속하게 감소될 수 있도록 압력 하에 폐쇄된 출구 개구와 논리턴 밸브 사이에 공간을 유지한다. 게다가, 이 실시예에서, 냉각 매체의 유동 방향으로 냉각 노즐의 바로 상류에 스위칭 밸브를 배열할 필요는 없다. 그 결과로서 견고함이 증가된다.
냉각 매체를 빠르게 빌드업하고 유량을 감소시킬 수 있도록, 논리턴 밸브가 냉각 노즐의 바로 상류에서 유동 방향으로 배열된다면, 이는 유리하다.
기본적으로, 슬라이드 밸브로서 또는 시티드 밸브로서 스위칭 밸브를 구체화하는 것이 가능하다. 시티드 밸브로서의 실시예의 이점은, 냉각 매체가 추가의 밸브들 없이 누설 기밀 방식(leak-tight fashion)으로 밀봉되며, 이 실시예는 오염에 관하여 더 큰 둔감성(insensitivity)을 제공한다는 점이다.
시티드 밸브로서 스위칭 요소를 구체화하면, 스위칭 요소가 제어 피스톤을 포함할 때 유리하며, 여기서 벨로우즈 또는 멤브레인이 밸브 하우징에 마주하는 제어 피스톤을 안내하고, 필요하다면 이 밸브 하우징을 밀봉한다.
멤브레인 또는 벨로우즈는 바람직하게는 방청(rust-free) 금속, 바람직하게는 강 또는 플라스틱, 바람직하게는 내열 플라스틱으로 만들어지며, 내열 플라스틱은 250℃ 초과의 온도까지 상당한 강도를 가지며, 예컨대 폴리이미드 또는 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone (PEEK))과 같다.
기본적으로, 전기 구동 설비, 바람직하게는 전자석, 공압 구동 설비, 바람직하게는 하나의 공압식 3/2 방향 밸브 또는 2 개의 공압식 2/2 방향 밸브들로서, 또는 유압 구동 설비, 바람직하게는 하나의 유압식 3/2 방향 밸브 또는 2 개의 유압식 2/2 방향 밸브들로서, 구동 설비를 구체화하는 것이 가능하다.
스위칭 밸브 및/또는 파일럿 밸브의 제어 연결은, 시그널링, 바람직하게는 디지털 인터페이스에 의한 제어 설비에 유리하게 연결되며, 여기서 제어 연결은 예컨대, PWM 입력으로서 구체화된다.
유지보수에 호의적인 실시예에 의해, 컨트롤링을 위한 제어 함수들 및 필요하다면 적어도 하나의 스위칭 밸브를 위한 결함 진단(fault diagnosis)용 진단 함수들이 분산 제어 유닛에서 조합되며, 여기서 분산 제어 유닛은 중앙 제어기에, 바람직하게는 버스 링크를 경유하여 연결된다.
설치의 관점에서, 스트랜드 가이드 세그먼트의 롤 갭에서의 수개의 스위칭 밸브들을 배열하고 구조 유닛을 형성하도록 이들을 조합하는 것이 호의적이다. 여기서, 유리하게는, 가압 공기, 냉각 매체 및 필요하다면 전기들을 위한 중앙 연결들을 제공하는 것이 유리하다.
냉각 노즐의 목표 유동 특성이 공지되어 있거나 용이하게 판정될 수 있기 때문에(Backe: Grundlagen der Olhydraulik [Oil hydraulics background] 참조), 스위칭 밸브 및/또는 냉각 노즐을 위한 함수 제어를 구현하는 것이 용이할 수 있다. 스위칭 밸브를 통한 유량을 판정하는 유량계(flow meter)가 여기서 하나 또는 다수의 스위칭 밸브들에 할당되며, 스위칭 밸브들은, 별개로(individually) 개방된다. 이에 따라 폐쇄된 스위칭 밸브들을 통해 체적 유동이 흐르지 않는다. 냉각 노즐 및/또는 스위칭 밸브가 현재 결함이 있다면, 유량들의 목표-실제 비교가 상응하는 냉각 노즐 및/또는 스위칭 밸브의 명확한 식별을 허용한다. 주조 일시정지(casting pause)시 이러한 테스트 스위칭 시퀀스들을 주기적으로 구현하여, 함수의 결함 및/또는 감소가 신속하게 식별되는 것이 유리하다. 펄스 폭 비율(K)(또한, "듀티 사이클"로서 공지됨)이 인접한 냉각 노즐들에 대해 증가되고 있는, 결함이 있는 냉각 노즐 및/또는 스위칭 밸브를 갖는 스트랜드 주조기의 연속 작동에서조차 가능하다. 결함이 있는 냉각 노즐 및/또는 스위칭 밸브는 이에 따라 스트랜드의 품질에 악영향을 미치지 않으면서, 다음 계획된 시스템 유휴 시간(idle time) 중에 교체될 수 있다. 유동 측정 없는 유동 특성 곡선(flow characteristic curve)의 측정이 AT 505035 B1으로부터 공지되어 있다. 이러한 방법은 또한 당연히 함수 제어를 목적으로 사용가능할 것이다.
스위칭 밸브 및/또는 냉각 노즐의 신뢰성을 증가시키기 위해서, 냉각 노즐을 배출하기 위해 냉각 노즐의 상류 냉각 매체의 유동 방향으로 배출 개구가 배열된다면, 호의적이다.
예컨대, 제어 피스톤이 스위칭 밸브와 냉각 노즐 사이 공간으로부터, 공압 제어 공기 또는 별도의 배출 공기에 의해, 배출 목적을 위한 적어도 하나의 배출 개구를 갖는 점에서, 견고함 및/또는 오염으로부터의 보호가 증가될 수 있다.
여기서, 배출 개구가 논리턴 밸브에 할당된다면, 예컨대, 냉각 매체가 배출 개구를 관통할 수 없어서 호의적이다.
제어 피스톤의 배출 개구에 대한 대안으로 또는 추가로, 밸브 하우징의 출구 개구와 냉각 노즐 사이 공간은, 적어도 하나의 배출 개구를 포함할 수 있다. 압축 공기에 의한 배출 프로세스는, 연속적으로 또는 주기적으로 발생할 수 있다. 배출 프로세스는 예컨대, 녹(rust)을 고려하여, 냉각 노즐의 오염을 방지하거나 오물(dirt)을 바로 제거한다. 이 실시예에서, 배출 개구는 배출 공기의 소스, 예컨대 압축기에 연결될 수 있으며, 여기서, 배출 공기에 부여되는 순도 요구조건들은 이른바 제어 공기, 환언하면 제어 밸브들에서 사용되는 가압 공기에서 보다 확실하게 낮다.
배출 프로세스에 의한 냉각 매체의 제트의 편향(deflection)을 방지하기 위해서, 수개의 배출 개구들이 냉각 매체의 유동 방향에 대해 수직한 평면 또는 테이퍼진 표면에 배열된다면, 호의적이며, 여기서, 냉각 매체는 테이퍼진 축의 방향에서 콘을 통해 유동한다. 이렇게 함으로써, 콘은 0°≤α≤180°, 바람직하게는 15°≤α≤180°의 개방 각도(α)를 가질 수 있다.
배출 개구들이 서로에 대해 일정한 각도 거리를 유지하면서 수직한 평면 또는 테이퍼진 표면에 배출 개구들이 배열된다면, 특히 호의적이다. n 개의 배출 개구들이 이에 따라 서로에 대해 β=360°의 각도(β)를 포함한다.
본 발명의 추가의 이점들 및 특징들은 비제한적인 예시적 실시예들의 하기 설명으로부터 유래하며, 하기 도면들이 참조된다.
도 1은 슬래브의 폭이 넓은 측면을 가로질러 6 개의 냉각 노즐들의 배열을 도시하며, 여기서 각각의 냉각 노즐은 스위칭 밸브에 할당된다.
도 2는 시간에 걸쳐 냉각 노즐을 통과하는 유량 및 펄스-폭 변조식 제어 신호의 표시를 도시한다.
도 3은 스위칭 밸브 및 냉각 노즐의 표시를 도시하며, 여기서, 스위칭 밸브는 공압 밸브에 의해 파일럿된다.
도 4는 2 개의 스위칭 밸브들 및 2 개의 냉각 노즐들의 표시를 도시하며, 여기서 스위칭 밸브들은 공압 밸브에 의해 파일럿된다.
도 5 및 도 6은 개방 및 폐쇄 위치에서 각각 멤브레인 벨로우즈를 갖는 공압 파일럿식 스위칭 밸브를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 폐쇄 및 개방 위치에서 각각 주름식(corrugated) 벨로우즈를 갖는 전자기 직접 구동식 스위칭 밸브를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 개방 및 폐쇄 위치에서 각각 멤브레인을 갖는 공압 구동식 스위칭 밸브를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 개방 및 폐쇄 위치에서 각각 멤브레인을 갖는 전자기 직접 구동식 스위칭 밸브를 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 개방 및 폐쇄 위치에서 각각 제어 공기를 배출시키기 위한 보어들을 갖는 스위칭 밸브의 제어 피스톤을 도시한다.
도 11 및 도 12는 슬래브의 폭이 넓은 측면을 가로질러 22 개의 냉각 노즐들의 배열체를 도시하며, 여기서, 공유된 스위칭 밸브는 각각의 경우에, 폭이 넓은 측면의 중심축에 대해 대칭으로 위치설정된 2 개의 냉각 노즐들에 할당된다.
도 13a 및 도 13b는 하나의 스위칭 밸브 및 2 개의 냉각 노즐들의 표시를 도시하며, 여기서, 논리턴 밸브가 각각의 냉각 노즐의 상류에 배열되고,
도 14는 폐쇄 위치에서 주름식 벨로우즈를 갖는 공압 파일럿식 스위칭 밸브의 표시를 도시한다.
도 1은 슬래브(3)의 폭이 넓은 측면을 가로질러 분포되는 6 개의 냉각 노즐(2)들을 도시하며, 여기서 각각의 냉각 노즐(2)에는 스위칭 밸브(1)가 할당된다. 냉각 매체수(cooling medium water)의 시스템 압력이 스위칭 밸브(1) 개방 후 각각의 냉각 노즐(2)에 적용되기 때문에, 또한, 물 분배(4) 및/또는 스프레이 패턴은 도 2에 도시된 펄스-폭 변조식(pulse-width modulated; PWM) 제어 신호(5)의 상이한 K 값들에 대해 일정하다. 균일한 스프레이 패턴을 위해서, 스위칭 밸브의 출구 개방은, PWM 제어 신호(5)의 더 높은 기본 주파수(f=1/T)들에서 조차, 냉각 매체의 유동 방향으로 냉각 노즐(2)의 상류에 직접 배열된다.
도 2는 스위칭 밸브를 제어하는 PWM 제어 신호(5)를 도시한다. 더 높은 주파수들은 냉각된 스트랜드 표면 상에 더 낮은 온도 변동들을 유발하지만, 그럼에도 불구하고, 스위칭 밸브들의 제어를 위해 더 높은 에너지 비용을 필요로 하며, 이후 매우 작은 펄스 폭(K)들이 스프레이 패턴에 부정적인 영향으로 더이상 스위칭되지 않을 것이다. 스트랜드 주조 중 스트랜드 응고의 법칙들은, 재가열과 동시에 스트랜드 에이지(age)에 대해 비례하게 선택되어야하는 펄스 폭 변조 스위칭의 주기 지속기간(T=1/f)을 유발한다. 이는, 이러한 룰(rule)에 따른 스트랜드 주조 시스템의 길이를 가로질러 스위칭 주파수를 설정하는 것을 제안한다. 스트랜드 주조 시스템들에서 강 스트랜드들을 냉각할 때 현재 적용들에 대해, 대략 1 Hz의 캐리어 주파수(f)가 스트랜드의 전방 영역들에서 자명하다. 도시된 바와 같이, 제어 신호(5)는 이진(binary) 신호이며, 이는 HI 값(논리적으로 1) 또는 LO 값(논리적으로 0)으로 가정할 수 있다. 도 2에 따르면, HI 값은 스위칭 밸브(1)의 스위칭 요소의 개방 위치를 유발하여, 스위칭 밸브(1)를 통과하는 최대 유량이 냉각 노즐(2)을 통해 스트랜드(3) 상으로 스프레이된다. 그러나, 제어 신호의 HI 값이 또한 스위칭 요소의 폐쇄 위치에 대응하는 것이 또한 가능할 것이다(도 3 참조). 다른 한편으로, LO 값은 유동이 차단되도록 스위칭 요소의 폐쇄를 유발한다. 흐리게 표시한(smudged) 도면에 의해, 스트랜드(3)는 평균 유량(flow quantity)(
Figure pct00001
)을 경험한다. 이른바, 펄스 폭 비율(K)은, HI 값을 갖는 PWM 제어 신호의 부분을 규정하며; 환언하면, 100%의 K 값은, 제어 신호가 일정하게 HI인 것을 의미하며, 50%의 K 값은, 제어 신호가 각각, 절반은 HI이며, 절반은 LO인 것을 의미하고, 0%의 K 값은 제어 신호가 일정하게 LO인 것을 의미한다.
도 3은 스위칭 밸브(1), 공압 파일럿 밸브(7) 및 스트랜드(3) 냉각용 냉각 노즐(2)을 도시한다. 여기서는, 한편으로는, 높은 공압(8) 및 다른 한편으로는, 낮은 공압(9)이 공압식 3/2 방향 파일럿 밸브(7)에 적용된다. 파일럿 밸브는, PWM 제어 신호(5)에 의해 전기식으로 제어되어, 고압(8) 또는 저압(9)이 파일럿 압력(10)으로서 스위칭 밸브에 적용된다. 도시된 바와 같이, 저압(9)은 파일럿 밸브(7)의 파워공급되지 않은 상태에서 파일럿 제어 압력(10)으로서 제공되며, 즉 제어 신호는 LO이며, 파일럿 밸브(7)는 개방되고, 냉각 매체는 냉각 노즐(2)을 통해 스트랜드(3) 상에 물을 스프레이한다.
도 4는 도 3과 유사한 배열을 도시하며, 여기서, 공압식 3/2 방향 파일럿 밸브(7)는 2 개의 스위칭 밸브(1)들을 제어한다. 따라서, 저압(9)이, 제어 압력(10)으로서 제공되어, 양자 모두의 스위칭 밸브(1)들이 스프레이 노즐(2)들에 걸쳐 냉각 매체들을 스트랜드(3) 상으로 스프레이한다.
도 5 및 도 6은 개방된 위치 및 폐쇄된 위치에서 각각 스위칭 밸브(1)의 실시예를 도시하며, 여기서, 스위칭 밸브는 제어 피스톤(16)을 갖는 시티드(seated) 밸브로서 구체화된다. 밸브 하우징(11) 내측에서, 한편으로, 주름식 벨로우즈(14)가 하우징(11)에 연결되고, 다른 한편으로 제어 피스톤(16)에 연결되며, 여기서, 주름식 벨로우즈(14)는 제어 피스톤을 안내하며, 제어 피스톤은 냉각수(21)로부터 제어 공기(10)를 분리하고, 또한 스위칭 밸브가 비구동 상태에 있을 때 제어 피스톤(16)을 폐쇄 위치에서 유지한다. 냉각 매체의 압력이 미리 정해진 값에 도달하면, 제어 피스톤은 자동으로(이른바, '페일-세이프 작동') 개방한다. 도 5에 도시된 개방 위치에서, 냉각 매체(21)는 입구 개구(12)로부터 출구 개구(13)까지 방해없이 유동할 수 있어, 냉각 노즐(2)에 의해 스트랜드 상으로 스프레이된다. 도 6은 폐쇄 위치를 도시하며, 여기서, 고압이 파일럿 압력(10)으로서 우세하여, 제어 피스톤(16)이 출구 개구(13)를 폐쇄한다. 파일럿 압력(10)에 의한 스위칭 밸브(1) 파일럿을 위한 파일럿 밸브는 명확화를 위해서 도시되지 않았다.
도 7a 및 도 7b는 폐쇄 및 개방 위치에서 각각 스위칭 밸브(1)의 추가의 실시예를 도시한다. 여기서, 제어 피스톤(16)은 직접, 자세한 용어로 전자기식으로 구동되며, 여기서, 구동시(도 7b 참조), 제어 피스톤(16)은 전자석(17)으로 당겨진다. 여기서, 주름식 벨로우즈(15)의 스프링력이 극복되어, 냉각 매체가 밸브 하우징(11)을 통해 냉각 노즐(2)로 방해없이 유동할 수 있다. 도 7a에서, 전자기력이 제어 피스톤(16)에 작용하지 않아서, 제어 피스톤(16)이 밸브 하우징(11)의 출구 개구에 대해 주름식 벨로우즈(15)로부터 가압된다. 이에 따라, 이 경우에, 냉각 매체가 냉각 노즐(2)로 유동하지 않을 수 있다.
도 8a 및 도 8b는, 개방 및 폐쇄 위치에서 각각 스위칭 밸브(1)의 추가의 실시예를 도시한다. 스위칭 밸브(1)는 도면에 도시되지 않은 공압 또는 유압 파일럿 밸브에 의해 순서대로, 파일럿되어, 스위칭 밸브(1)의 폐쇄 위치에서, 플레이트 형상 제어 피스톤(16)은 밸브 하우징(11)의 출구 개구(13)에 대항하여 가압된다. 개방 위치에서, 주위 압력(또는 주위 압력에 비해 약간 높은 압력)이 파일럿 압력(10)으로서 존재하여, 제어 피스톤(16)이 멤브레인(18)을 경유하여 개방 위치 내로 다시 당겨진다.
직접 구동식 스위칭 밸브(1)가 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있으며, 여기서, 제어 피스톤(16)은 전자석(17)을 통해 구동된다. 이 경우에, 멤브레인(18)은 단지 제어 피스톤(16)만을 안내해야 하며; 자석이 '습식'으로 작동될 수 있다면, 밀봉 기능은, 이 경우에, 필수는 아니다. 이 실시예에서, 멤브레인(18)은 또한 스프링에 의해 대체될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 공압 파일럿식 스위칭 밸브의 제어 피스톤(16)의 상세를 도시하며, 여기서, 제어 피스톤(16)에서 보어(19)들을 통과하는 제어 공기(22)가 스위칭 밸브와 냉각 노즐 사이 공간에 취출(blow out)되도록 사용된다. 배출 프로세스는, 냉각 노즐 내로의 오염물, 예컨대, 녹(rust)의 침투를 방지하며, 이는 스위칭 밸브 및 냉각 설비의 신뢰성에 바람직한 효과를 갖는다. 게다가, 퇴적물들, 예컨대, 석회 자국(lime scale)이 밸브 시트와 냉각 노즐 사이 공간에서 방지된다.
도 11 및 도 12는 슬래브(3)의 폭이 넓은 측을 가로질러 균등하게 분포되는 22 개의 냉각 노즐들의 배열을 도시하며, 여기서, 2 개의 냉각 노즐(2)들은, 각각의 경우에, 폭이 넓은 측의 중심 축에 대해 대칭으로 배열되고, 스위칭 밸브(1)가 이들 2 개의 냉각 노즐들에 할당된다. 이러한 배열은 한편으로는, 대칭 온도 조건들을 유발하고, 다른 한편으로는, 스위칭 밸브(1)들의 개수가 냉각제 분포(4)의 충분히 큰 분해능에 의해 감소된다. 비대칭(asymmetric) 응고 조건들에 영향을 미치기 위해서는, 그러나, 각각의 냉각 노즐에 단일 스위칭 밸브(1)를 할당하는 것이 유리할 것이다. 본 실시예에서, 모든 스위칭 밸브(1)들이 공유된 제어 압력(10)으로 노출되며, 여기서, 스위칭 밸브(1)의 스위칭 요소의 가변식 개방 또는 폐쇄가 상이하게 선택되는 스프링 강성들에 의해 성취된다.
도 13a 및 도 13b는 예컨대 도 7a, 도 7b, 도 9a 및 도 9b에서와 같은 전자석에 의해 직접 제어되는 스위칭 밸브(1)의 2 개의 실시예들을 도시하며, 이는 냉각 매체를 2 개의 냉각 노즐에 공급한다. 도 13a에서, 스프링(20)을 갖는 논리턴 밸브가, 스위칭 밸브(1)의 출구 개구(13)와 냉각 노즐(2) 사이에서 각각 냉각 매체의 유동 방향(23)으로 배열된다. 스프링(23)을 갖는 논리턴 밸브 대신에, 도 13b는, 잠금 가능한 논리턴 밸브(20)를 도시한다. 이러한 실시예에 의해, 냉각 노즐(2)의 확대(close-up) 범위에 스위칭 밸브(1)를 반드시 배치할 필요는 없는데, 이는 유압이 스위칭 밸브(1)와 논리턴 밸브(20) 사이에 라인들에서 폐쇄된 스위칭 밸브(1)에서 차단되기 때문이다. 스위칭 밸브(1)를 개방한 후에, 논리턴 밸브(20)를 차단하고 유동 방향(23)으로 냉각 매체를 스트랜드(3) 상으로 스프레이하기 위해서, 상대적으로 라인에서 저압이 개설되어야만 한다. 냉각 노즐(2)의 바로 상류의 논리턴 밸브(20)의 배열은, 스위칭 밸브(1) 폐쇄 후에 단지 매우 소량의 냉각 매체만을 스트랜드(3)에 적용하는 것을 허용한다(이른바, 지연 수율(delay yield)).
오염물 및/또는 퇴적물들(석회 자국)의 결과로서 냉각 노즐(2)의 차단을 방지하기 위해서, 배출 설비(예컨대, 배출 개구(도 10a 및 도 14 참조, 도면 부호 19) 또는 별개의 가압 공기 연결부)가 또한, 배출을 목적으로 논리턴 밸브(20)와 냉각 노즐(2) 사이에 배열될 수 있다.
도 14는 주름식 벨로우즈(15)를 갖는 공압 파일럿식 스위칭 밸브(1)를 도시한다. 제어 압력(10)이 적용되는 제어 피스톤(16)이 밸브 하우징(11) 내측에 배치된다. 제어 피스톤(16)은 출구 개구(13)에 대항하여 제어 압력에 의해 가압되어(이 도면에서는 볼 수 없음), 냉각 매체가 입구 개구(12)로부터 냉각 노즐(2)로 유동할 수 없다. 비교적 고가의 제어 공기를 위한 작동 비용들을 감소시키기 위해서(도 10a 및 도 10b 참조), 스위칭 밸브(1)는 냉각 노즐(2)의 단부의 상류에서 유동 방향(23)으로 2 개의 배출 개구(19)들을 갖는데, 이들 개구들에는 배출 공기가 계속해서 배출된다. 이를 위해서, 배출 개구(19)들은 가압 공기 소스에 연결된다. 2 개의 배출 개구들은 유동 방향(23)에 대해서 수직한 평면으로 서로 마주하게 배열되어(각도 오프셋 β=180°), 배출 공기가 냉각제 제트를 편향시키지 않는다.
밸브 하우징(11)의 출구 개구(13)와 냉각 노즐 사이의 적어도 하나의 배출 개구의 배열은, 공압 파일럿식 스위칭 밸브(1)들로 제한되지는 않는다. 이러한 실시에는, 또한 제어식 스위칭 밸브들에서 당연히 직접적으로(도 7a, 도 7b, 도 9a, 도 9b 참조) 사용될 수 있다.
본 발명은, 당연히, 슬래브 포맷들로 제한하는 것은 아니며; 대신에, 빌렛, 블룸 및 이른바 '빔 블랭크' 포맷들에 또한 적용될 수 있다.
1 : 스위칭 밸브
2 : 냉각 노즐
3 : 스트랜드
4 : 물 분배
5 : 제어 신호
6 : 유량(flow quantity)
7 : 파일럿 밸브
8 : 고압
9 : 저압
10 : 제어 압
11 : 밸브 하우징
12 : 입구 개구
13 : 출구 개구
14 : 멤브레인 벨로우즈(membrane bellows)
15 : 주름식 벨로우즈(corrugated bellows)
16 : 제어 피스톤
17 : 전자석
18 : 멤브레인
19 : 보어(bore)
20 : 논리턴 밸브
21 : 냉각수
22 : 제어 공기
23 : 유동 방향
e : 제어 에러
f : 캐리어 주파수
k : 펄스-폭 비율(pulse-width ratio)
u : 구동 변수(actuating variable)
TPWM : 주기 지속 기간
T : 온도

Claims (24)

  1. 금속 스트랜드(13), 바람직하게는 강 스트랜드를 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법으로서,
    - 이진(binary) 제어 신호(5)에 의해 스위치 가능한 스위칭 밸브(1)의 액티브 제어 단계로서, 상기 제어는 소망하는 냉각 파워의 함수로서 발생하는, 액티브 제어 단계,
    - 상기 제어 신호(5)의 함수로서 스위칭 밸브의 스위칭 요소(16)를 구동하는 단계로서, 상기 스위칭 요소(16)는 제어 신호(5)의 함수로서 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 도입되거나 이와 반대로 도입되며, 상기 스위칭 밸브(1)를 통한 냉각 매체(21)의 유동은 스위칭 요소(16)의 개방 위치에서 개방되고 스위칭 요소의 폐쇄 위치에서 폐쇄되는, 구동 단계, 이후
    - 상기 스트랜드(3)에 냉각 노즐(2)을 통해 냉각제(21)를 간헐적으로 적용하는 단계를 포함하는,
    금속 스트랜드, 바람직하게는 강 스트랜드를 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이진 제어 신호(5)는 펄스 폭 변조식(PWM) 제어 신호(5)인 것을 특징으로 하는,
    금속 스트랜드, 바람직하게는 강 스트랜드를 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 요소(16)는 직접식, 특히 전자기식으로 구동되는 것을 특징으로 하는,
    금속 스트랜드, 바람직하게는 강 스트랜드를 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 요소(16)는 간접식, 특히 공압 또는 유압으로 구동되는 것을 특징으로 하는,
    금속 스트랜드, 바람직하게는 강 스트랜드를 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위칭 밸브(1)는 공압 파일럿되며,
    공압 파일럿 압력(10)은 2 개의 상이한 압력 레벨(8, 9)들을 번갈아 연결하며,
    저압 레벨(9)은 바람직하게는 주위 압력보다 더 큰 것을 특징으로 하는,
    금속 스트랜드, 바람직하게는 강 스트랜드를 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    펄스 폭 변조식 제어 신호(5)의 캐리어 주파수(f) 및 펄스 폭 변조식 제어 신호(5)의 펄스 폭 비율(K)의 군 중 적어도 하나는, 스트랜드(3)의 스트랜드 에이지(age) 또는 스트랜드 위치의 함수로서 제어되는 것을 특징으로 하는,
    금속 스트랜드, 바람직하게는 강 스트랜드를 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 매체(21)의 압력은 소망하는 냉각 파워의 함수로서 변하는 것을 특징으로 하는,
    금속 스트랜드, 바람직하게는 강 스트랜드를 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이진 제어 신호(5)에 의해 능동적으로 스위치 가능한 스위칭 밸브(1)를 제어하는 단계 이전에,
    - 스트랜드(3)의 온도(T), 바람직하게는 상기 노즐(2)을 나가는 냉각 매체(21)의 스트랜드(3) 상으로의 낙하(incidence)의 영역에서 스트랜드(3)의 표면 온도를 판정하는 단계,
    - 상기 스트랜드(3)의 목표 온도를 고려함으로써 제어 에러(e=TTar-T)를 판정하는 단계, 및
    - 상기 제어 에러(e)의 함수로서 제어 설비에 의한 구동 변수(u)를 계산하는 단계로서, 소망하는 냉각 파워는 구동 변수(u)의 함수로서 제어 신호(5)에 의해 설정되는, 계산 단계
    를 포함하는 단계들이 구현되는 것을 특징으로 하는,
    스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 밸브(1)와 스위칭 요소(16)의 폐쇄 위치에서 냉각 노즐(2) 사이 공간은 공기(22)를 사용하여 취출되는 것을 특징으로 하는,
    스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 냉각하는 방법.
  10. 스트랜드 주조기의 스트랜드 가이드에서 금속 스트랜드(3)를 냉각하기에 적합한, 냉각 매체(21)의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브(1)로서,
    - 압력 기밀(tight) 밸브 하우징(11)으로서, 상기 밸브 하우징(11)으로 냉각 매체(21)의 삽입을 위한 적어도 하나의 입구 개구(12) 및 밸브 하우징(11)으로부터 냉각 매체(21)를 배출하기 위한 적어도 하나의 출구 개구(13)를 포함하는, 압력 기밀 밸브 하우징(11),
    - 상기 밸브 하우징(11)에 대해 이동가능하게 구체화되는, 출구 개구(13)를 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 요소(16), 및
    - 제어 신호(5)의 함수로서 스위칭 요소(16)를 구동하는 구동 설비(7, 17)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 출구 개구(13)는 상기 스트랜드(3)에 냉각 매체(21)를 적용하기 위해서 냉각 노즐(2)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 출구 개구(13)는 스트랜드(3)에 냉각 매체(21)를 적용하기 위해서 다수의 냉각 노즐(2)들에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징(11)의 출구 개구(13)와 냉각 노즐(2) 사이에 논리턴 밸브(20)가 배열되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 논리턴 밸브(20)는 냉각 노즐(2)의 바로 상류에 유동 방향(23)으로 배열되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 요소(16)는 제어 피스톤(16)을 포함하며,
    벨로우즈(14, 15) 또는 멤브레인(18)이 밸브 하우징(11)에 대항하여 제어 피스톤(16)을 안내하며, 필요하다면 제어 피스톤을 밀봉하는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 설비(7, 17)는 전기 구동 설비, 바람직하게는 전자석(17)으로서 구체화되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  17. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 설비(7, 17)는 공압 구동 설비, 바람직하게는 하나의 공압식 3/2 방향 밸브(7) 또는 2개의 공압식 2/2 방향 밸브(7)들로서 구체화되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  18. 제 10 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 배출 개구(19)가 냉각 노즐(2)을 배출하기 위해서 냉각 노들(2)의 상류 냉각 매체의 유동 방향(23)으로 배열되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어 피스톤(16)은 스위칭 밸브(1)와 냉각 노즐(2) 사이 공간을 취출하기 위한 적어도 하나의 배출 개구(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 배출 개구(19)는 논리턴 밸브(20)에 할당되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  21. 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 배출 개구(19)는 밸브 하우징(11)의 출구 개구(19)와 냉각 노즐(2) 사이 공간에 할당되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  22. 제 21 항에 있어서,
    다수의 배출 개구(19)들이 냉각 매체의 유동 방향에 대해 수직한 평면에 또는 테이퍼진 표면 상으로 배열되며,
    상기 냉각 매체는 테이퍼진 축 방향으로 테이퍼진 표면에 할당되는 콘(cone)을 통해 유동하는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 배출 개구(19)들은 서로 일정한 각 거리를 유지하면서, 수직한 평면에 또는 테이퍼진 표면 상에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 스위칭 밸브.
  24. 냉각 벨로우즈로서,
    제 10 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 수개의 스위칭 밸브(1)들 및 냉각 노즐(2)들이 스트랜드 가이드의 롤 갭에서 배열체를 위해 구조 유닛을 형성하도록 결합되는 것을 특징으로 하는,
    냉각 벨로우즈.
KR1020137034785A 2011-05-27 2012-05-29 금속 스트랜드 냉각 방법, 및 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 허용 및 차단하는 스위칭 밸브 KR101945311B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11167869A EP2527061A1 (de) 2011-05-27 2011-05-27 Verfahren zur Kühlung eines metallischen Strangs und Schaltventil zum intermittierenden Öffnen und Schließen eines Volumenstroms eines Kühlmediums
EP11167869.4 2011-05-27
PCT/EP2012/059942 WO2012163878A1 (de) 2011-05-27 2012-05-29 Verfahren zur kühlung eines metallischen strangs und schaltventil zum intermittierenden öffnen und schliessen eines volumenstroms eines kühlmediums

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140043766A true KR20140043766A (ko) 2014-04-10
KR101945311B1 KR101945311B1 (ko) 2019-02-07

Family

ID=44461865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137034785A KR101945311B1 (ko) 2011-05-27 2012-05-29 금속 스트랜드 냉각 방법, 및 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 허용 및 차단하는 스위칭 밸브

Country Status (6)

Country Link
EP (2) EP2527061A1 (ko)
KR (1) KR101945311B1 (ko)
CN (1) CN103764315B (ko)
ES (1) ES2621488T3 (ko)
RU (1) RU2605723C2 (ko)
WO (1) WO2012163878A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200016235A (ko) * 2017-06-07 2020-02-14 프리메탈스 테크놀로지스 오스트리아 게엠베하 연속 주조 설비 내에서 금속 스트랜드를 냉각하기 위한 냉각제 노즐

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103111595B (zh) * 2013-02-26 2015-01-28 中冶南方工程技术有限公司 一种提高异型坯横断面温度均匀性的系统和方法
AT516075B1 (de) * 2014-07-25 2018-09-15 Primetals Technologies Austria GmbH Kühlung eines metallischen Strangabschnitts
AT517772B1 (de) * 2015-09-07 2018-12-15 Primetals Technologies Austria GmbH Sekundärkühlung eines Strangs in einer Stranggießanlage
WO2017042059A1 (de) * 2015-09-07 2017-03-16 Primetals Technologies Austria GmbH Sekundärkühlung eines strangs in einer stranggiessanlage
CN105149534B (zh) * 2015-09-30 2018-06-26 宝山钢铁股份有限公司 一种控制双辊薄带连铸铸辊冷却强度的方法及装置
DE102015223787A1 (de) * 2015-10-09 2017-04-13 Sms Group Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bandes durch Endloswalzen
EP3238857B1 (de) 2016-04-29 2019-07-24 SMS Group GmbH Zweistoff-sekundärkühlung für eine stranggiessanlage
DE102016215209A1 (de) 2016-04-29 2017-11-02 Sms Group Gmbh Zweistoff-Sekundärkühlung für eine Stranggießanlage
WO2017215794A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Husqvarna Ab Pulsator valve device
KR102046949B1 (ko) * 2016-12-15 2019-11-20 주식회사 포스코 2차 냉각대의 비수분포가 균일한 오스테나이트계 스테인리스강 연속주조방법
DE102017214450B3 (de) 2017-08-18 2018-11-29 Lechler Gmbh Spritzapparat und Verfahren zum Kühlen eines metallischen Strangs in einer Stranggießmaschine
CN108145113B (zh) * 2017-12-20 2019-02-15 宝钢湛江钢铁有限公司 减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法
DE102018205685A1 (de) * 2018-04-13 2019-10-17 Sms Group Gmbh Kühleinrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
EP3623068B1 (de) 2018-09-12 2021-07-14 Primetals Technologies Germany GmbH Aufbringeinrichtungen von kühlstrecken mit zweitem anschluss
CN111347023B (zh) * 2018-12-24 2021-11-16 上海梅山钢铁股份有限公司 一种修正连铸坯表面氧化层对辐射测温影响的方法
CN113649539B (zh) * 2020-03-09 2022-08-26 柳州钢铁股份有限公司 连铸二次冷却水喷嘴状态的判断装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB900750A (en) * 1959-12-01 1962-07-11 Simon Ltd Henry Improvements in remote controlled fluid-flow control valves
GB9615109D0 (en) * 1996-07-18 1996-09-04 Evans Rowland F Diaphragm valve,unit,assembly and system
IT1289547B1 (it) * 1996-12-30 1998-10-15 Whirpool Europ S R L Sistema di controllo di elettrovalvole azionate a modulazione in larghezza di impulsi
AT406237B (de) * 1998-08-03 2000-03-27 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zum kühlen eines heissen körpers und kühlmittel-sprühdüse zur durchführung des verfahrens
ATE283744T1 (de) * 1999-07-17 2004-12-15 Sms Demag Ag Verfahren zum regeln der kühlwasser- durchflussgeschwindigkeit durch kokillenbreitseiten
JP4663894B2 (ja) * 2001-03-27 2011-04-06 武蔵エンジニアリング株式会社 液滴の形成方法および液滴定量吐出装置
RU2232666C1 (ru) * 2003-07-24 2004-07-20 Открытое акционерное общество "Северсталь" Способ динамического управления охлаждением сляба в машине непрерывного литья заготовок
RU2302315C2 (ru) * 2005-09-12 2007-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Уралмаш-Металлургическое оборудование" Устройство для регулирования расходов воды на машине непрерывной разливки металла
AT503526B1 (de) * 2006-04-25 2008-07-15 Voest Alpine Ind Anlagen Spritzdüsen-verstelleinrichtung
AT505035B1 (de) 2007-04-26 2008-10-15 Linz Ct Of Mechatronics Gmbh Vorrichtung und verfahren zur vermessung von strömungswiderständen
DE102009034847A1 (de) * 2009-07-27 2011-02-03 Sms Siemag Ag Vorrichtung und Verfahren zur geregelten Sekundärkühlung einer Stranggießanlage
DE102010052247A1 (de) * 2010-11-23 2012-05-24 Sms Siemag Ag Vorrichtung und Verfahren zur geregelten Sekundärkühlung einer Stranggießanlage

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200016235A (ko) * 2017-06-07 2020-02-14 프리메탈스 테크놀로지스 오스트리아 게엠베하 연속 주조 설비 내에서 금속 스트랜드를 냉각하기 위한 냉각제 노즐

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012163878A1 (de) 2012-12-06
ES2621488T3 (es) 2017-07-04
RU2013156637A (ru) 2015-07-10
EP2714304A1 (de) 2014-04-09
EP2527061A1 (de) 2012-11-28
CN103764315B (zh) 2017-03-08
EP2714304B1 (de) 2017-01-04
KR101945311B1 (ko) 2019-02-07
CN103764315A (zh) 2014-04-30
RU2605723C2 (ru) 2016-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101945311B1 (ko) 금속 스트랜드 냉각 방법, 및 냉각 매체의 체적 유동을 간헐적으로 허용 및 차단하는 스위칭 밸브
CN110678278B (zh) 用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的冷却剂喷嘴
EP2097186B1 (en) Apparatus and method for controlled cooling
EP2540407B1 (en) Steel plate cooling system and steel plate cooling method
US10807157B2 (en) Spray apparatus and method for cooling a metal strand in a continuous casting machine
CN102470430A (zh) 用于调节连铸设备二次冷却的装置和方法
JP2019534792A (ja) 圧延スタンドのロールの冷却
CN110087802B (zh) 一种薄带连铸带钢冷却机构及其冷却方法
CA2173891A1 (en) Device for applying thin layers to a substrate
GB1476832A (en) Directly cooling a continuous casting
KR101746985B1 (ko) 냉각장치 및 냉각방법
US11964322B2 (en) Secondary cooling apparatus in a machine for continuous casting of metal products
US20200331046A1 (en) Cooling system for cooling metal rolling stock
US4733697A (en) Pilot operated coolant control valves in manifold assembly
US4418559A (en) Roll coolant distribution header
CN102581043B (zh) 用于带钢热轧过程的水雾冷却系统及水雾冷却方法
CN101144115A (zh) 连续热处理炉的密封装置
RU2297895C2 (ru) Распылительная балка гидроустановки для удаления окалины
CN113557095B (zh) 用于冷却带形产品的设备和用于运行这种设备的方法
JP5332772B2 (ja) 鋼材の冷却装置および冷却方法
RU2797671C1 (ru) Устройство вторичного охлаждения машины непрерывного литья металлических изделий
RU2009105495A (ru) Способ управления установкой сжатого воздуха и контроллер и установка сжатого воздуха для применения такого способа
KR20030047115A (ko) 연속소둔로의 스트립 냉각장치
AU634850B2 (en) Pilot controlled liquid actuated coolant control valves
KR102590567B1 (ko) 인공지능기반 이형제 도포장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant